安全检测课程设计

PAGEPAGE8前言随着我国全面小康建设步伐的加快，人们的生活水平有了很大的提高，同时，社会人口的流动性大大增加，社会结构和社会治安问题日趋复杂，人们对家庭生命财产的安全越来越重视。因此，人们在生活中逐渐引入报警器，用来预防抢劫、盗窃等意外事件的发生。防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。报警器(alarm)，又称防盗器。是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置。传感器又是报警器的核心元件，采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途的报警装置。防盗报警器，是对用于发生警情、危险、紧急情况等状况下以声音、光线、气压等形式发出警报的电子产品的统称。随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。其应用也是越来越广泛，涉及到各个行业中。传统报警器通常采用触摸式报警、开关报警器、光电报警等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点。本课程设计所设计的简易防盗报警器是借助于数字逻辑电路，采用模块化的设计思想。不仅使得设计变得简单、方便、灵活性强，而且电路简单容易实现，工作稳定。设计基本要求设计一检测电路，将检测器件安装在门、柜把手，箱、包等的防盗报警装置，只要有触摸，扬声器即会发出报警声，并且即使手离开感应器时，扬声器也会延时1（s）左右停止响鸣。【主要参考元器件】NE555。电路原理分析与方案设计1.1总体方案设计要求设计一个触摸式防盗报警系统，整个系统可以划分为几个模块。首先为检测电路模块，考虑到我所使用的芯片电压为4.5伏，所以可采用先通过桥堆整流，然后滤波，选用比较常用的电源稳压芯片便可以得到实验所需要的4.5v电压。其次为单稳态触发模块，用来控制输出的电压，以驱动报警集成电路。然后是频率控制模块，以控制和调节电路中输入频率。最后是语音报警模块即是扬声器模块来达到报警作用。模块框图如图2.1所示。语音报警检测电路频率控制模块单稳态触发模块语音报警检测电路频率控制模块单稳态触发模块图2-1系统框图2.1检测电路检测电路中的电源电路采用自制整流电路.这种方法简单可行,可以得到精确的电压值,而且稳定度高,可以长期使用.正好可以让自己所学的知识在实践中得到很好的运用.其方框图如图2.2所示:变压器变压器整流电路整流电路220v电源220v电源4.5V输出图2.2检测电路是用来检测当手接触感应器时使压电元件产生微量的变形产生压电效应经过低噪声电缆把信号送到具有高输入阻抗的前置放大器。从而实现把作用力转变成电信号，输入到电路中。2.2单稳态触发模块由两个与非门或者或非门组成单稳态触发模块(如图2.3)，这种单稳态触发器在电路中广泛地用于对脉冲信号的延时、展宽和整形等。图2.3定时模块的作用是来控制语音报警的时间长度，防止报警时间过长，电能损耗过多。主要构成是由NE555定时器完成，将其接成单稳态电路，可以产生一脉冲，脉冲维持时间可以通过设计参数而得，脉冲的维持时间就是电路报警的时间长度。根据实际要求延时参数设置为1（S）。2.3频率控制模块频率控制模块是产生一频率信号模块电路。为提高电路的实用性，设计一个可以自动变频的电路，使得报警声音多样化。电路中用NE555定时器构成的多谐振荡器作为产生频率的电路，再经过分频电路，分成不同的频率信号，再经过数据选择器，选出频率，使不同频率能够自动变换地传输到语音报警电路。2.4语音报警语音报警电路完成的是将电信号转化成声音信号，从而达到报警目的。电路各模块设计分析及电路原理图设计3.1检测电路本实验是做一个报警器，当有人触摸到检测电路时，电路发生报警。这要求电路能够及时检测出人体信号，并能通过电路及时报警。通过对NE555的了解知道，当用NE555做成单稳态电路时，电路可以检测出人体信号并转化成电信号，利用这一特点可以用NE555芯片设计检测电路。3.2.1555定时器做单稳态电路单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态.在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于单稳态触发器具有这些特点，常用来产生具有固定宽度的脉冲信号。用555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触发器，其暂稳态维持时间为：Tw=lnRC=1.1RC，仅与电路本身的参数R、C有关。其检测电路设计图如图3-2，开关J1（实际电路中用铁片或铁丝代替）按下时，2管脚由高电平变为低电平时，输出管脚3脚就由低电平变为高电平输出一个脉冲，高电平脉冲维持的时间由电阻R1和电容C1决定，其计算公式为：Tw=lnR1*C1≈1.1RC（3-1）图3-2检测电路图3.2.2定时模块在数字电路中，定时实际上是产生一脉冲信号，其信号的高电平或低电平维持的时间可由计算电路参数而确定。555做单稳态触发器时就有定时的作用，因此定时模块可由555芯片完成。考虑到检测电路中已使用了555做单稳态触发器，因此可将两模块合二为一，既用作检测电路又用作定时。其电路如图3-3，定时的长短由电路参数R和C确定：（3-2）图3-3定时模块电路图3.3频率控制模块课程设计的基本要求中，产生一频率的报警声音。要实现这一要求很简单，只要多加一片555芯片，用它做多谐振荡器产生频率1.2KHz。3.4语音报警语音报警是用蜂鸣器将电信号转化成声音信号，从而报警。只需要将蜂鸣器直接接入电路，当有高平信号时蜂鸣器就发生鸣叫。此部分电路很容易实现，联系频率控制模块的设计，74ls153在多种频率中选出一种频率，这种频率的电信号就可以直接接到蜂鸣器上使蜂鸣器鸣叫，所以蜂鸣器接在74ls153输出管脚上。4.5总原理图及元器件清单1.1）总原理图如下图4.1.1）触摸防盗报警器总原理图2）元件清单元件序号型号主要参数数量备注VD1N4148极限工作电压：75V极限工作电流150mA1开关二极管AI~AIIICD4011电压范围-0.5~18V3与非门C122uF1电解电容C24.7uF1电解电容R12M1电阻R2220K1电阻A2KD-95615V1音乐芯片B喇叭5W1报警弹簧片小铜片1触摸用实验效果本电路由四部分组成：检测电路、定时、分频、报警。检测电路是用555设计成的，其2管脚连接一个触摸片，当用手触摸时产生一低电平，555的三管脚就产生一个时长为16.5s的高平信号，从而使第二片555的四管脚的电平为高。第二片555是一个多谐振荡电路，当四脚为高时，电路振荡开始，产生一频率约为1.2KHz的脉冲信号。信号经过分频电路被分成四种频率分别为0.6KHz、0.3KHz、150Hz和75Hz，再经过选频，在一定时间内输出一个固定频率的信号（此信号是自动变换的）并传到蜂鸣器，蜂鸣器将电信号变为声音信号报警。五、安装与调试将个元件按照总原理图组装起来，并接入所设计的4.5V电源。组装好后，用手触摸弹簧片，测试喇叭是否有声音放出，并适当的调试电阻R2的阻值，以改变发声音调。六、性能测试与分析根据如上的总电路仿真结果进行分析可得：1.单稳态触发器，它提供了数秒的延时时间，用于定时精度要求不高的场合。本设计中延时主要决定于电容C。延时的实测数据。C的最大容量可达几百微法，延时可达数秒。延时结束后还需要等待一段时间(称恢复时间)，就是要等待电容C两端电压不再变化时，方能进行第二次触发，否则，不是电路不能触发，便是所得的延时不稳定。等待第二次触发所需的时间决定于RC。2.KD-9561有四种报警声音方式，内部集成了功率放大器，可直接驱动扬声器发声，是制作各种报警器的良好声源，并通过增减所接电阻器的阻值可改变发声音调。七、结论与心得课程设计，是以学生自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神。作为信息时代的大学生，仅会书本理论是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。通过本次实习，将书本上学到的知识应用于实践，学会了一些电子电路仿真设计能力,熟悉了有关软件protell、multisim的使用，能够熟练使用普通万用表和示波器；.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查找资料，查阅有关的电子器件图书等；另外在这次实验中我们遇到了不少的问题，最终一一解决了遇到的问题。在我们遇到不懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息，并且，和队友之间相